自动酸雨采样分析系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102998376 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102998376 A *CN102998376A* (21)申请号 201110269254.X (22)申请日 2011.09.13 G01N 30/02(2006.01) G01N 1/20(2006.01) (71)申请人 利得仪器股份有限公司 地址 中国台湾新北市 (72)发明人 郑翼彬 李彦儒 许钧义 (74)专利代理机构 北京泰吉知识产权代理有限 公司 11355 代理人 张雅军 (54) 发明名称 自动酸雨采样分析系统 (57) 摘要 一种自动酸雨采样分析系统， 包含一基座、 分 。

2、别设于该基座内的一进样单元、 一分样单元、 一测 定单元， 及一离子量测单元。 该分样单元包括一与 该进样单元连通的分样管、 一与该分样管连通的 第一收集瓶， 及一与该分样管连通的第二收集瓶， 该测定单元包括一用于量测该第一收集瓶内雨水 的酸碱值与导电度的测定计， 该离子量测单元包 括一色谱仪， 用于分析该分样单元的第二收集瓶 内的雨水的离子成分， 进而对周遭会排放污染离 子的污染源进行控制， 由此能减少环境污染与酸 雨的产生， 此外本系统还能将每场雨的雨水留存 做为样品， 供后续分析。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产。

3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种自动酸雨采样分析系统， 包含 ： 一个基座、 一个设于该基座内的进样单元、 一个 设于该基座内的分样单元， 及一个设于该基座内的测定单元， 该进样单元包括一个暂存雨 水的储水瓶， 该分样单元包括一个与该进样单元的储水瓶连通并能够将雨水分流的分样 管、 一个与该分样管连通的第一收集瓶， 及一个连通该分样管的第二收集瓶， 该进样单元的 储水瓶内的雨水是经由该分样管引导流入该第一收集瓶与第二收集瓶中， 该测定单元包括 一个与该第一收集瓶连通的测定管， 及一个与该测定管连通的测定计， 该测定计具有两。

4、支 分别用于量测雨水的酸碱值与导电度的电极， 该第一收集瓶的雨水经该测定管流入该测定 计中以进行量测， 其特征在于 ： 该自动酸雨采样分析系统还包含一个设于该基座内的离子量测单元， 该离子量测单元 包括一个连通该分样单元的第二收集瓶的水泵， 及一个连通该水泵且能够分析雨水中的离 子成分的色谱仪， 该水泵能够抽取该分样单元的第二收集瓶内的雨水至该色谱仪中， 分析 雨水中的离子成分。 2. 根据权利要求 1 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该分样单元还包括一 个与该分样管连通的第三收集瓶， 该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管分流汇入 该第一收集瓶、 该第二收集瓶与该第三收集瓶。。

5、 3. 根据权利要求 2 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该自动酸雨采样分析 系统还包含一个与该第三收集瓶连通的取样单元， 该取样单元包括一个与该第三收集瓶连 通的样品收集管、 一个与该样品收集管连接的分配器， 及数个与该分配器连接的样品瓶， 该 第三收集瓶内的雨水经由该样品收集管再通过该分配器分配到所述样品瓶。 4. 根据权利要求 3 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该取样单元的分配器 具有一支带动该样品收集管位移的定位螺杆、 一个承接该样品收集管的集流排， 及数个与 该集流排连通且分别与所述样品瓶连通的导管。 5. 根据权利要求 1 所述的自动酸雨采样分析系统，。

6、 其特征在于 ： 该进样单元还包括一 个雨水定量瓶， 及一个连通该雨水定量瓶与储水瓶的储水管， 该雨水定量瓶内的雨水达到 一设定量时， 就能够使该雨水定量瓶内的雨水经由该储水管导入该储水瓶。 6. 根据权利要求 5 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该基座包括一个与该 雨水定量瓶连通的集雨桶， 该集雨桶具有一个与外界连通的开口。 7. 根据权利要求 6 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该基座还包括一个盖 设于该集雨桶上的防尘盖， 及一个控制该防尘盖开关的感雨器。 8. 根据权利要求 1 所述的自动酸雨采样分析系统， 其特征在于 ： 该测定单元还包括一 个与该测定计连通。

7、的清洗管、 一个与该清洗管连通的清洗瓶， 及一个与该清洗管连通的校 正瓶。 权 利 要 求 书 CN 102998376 A 2 1/4 页 3 自动酸雨采样分析系统 技术领域 0001 本发明涉及一种分析系统， 特别是涉及一种自动酸雨采样分析系统。 背景技术 0002 参阅图 1， 为中华人民共和国公开第 CN 1763795A 号 酸雨自动监测系统 发明专 利申请案， 该案公开的系统包括一仪器柜体 11、 一设置在该仪器柜体 11 上的感雨器 12、 一 设置在该仪器柜体 11 上的采雨漏斗 13、 一盖设于该采雨漏斗 13 的雨盖 14、 一与该采雨漏 斗 13 连通并设于该仪器柜体 1。

8、1 内的采样筒 15、 一与该采样筒 15 连通并设于该仪器柜体 11 内的分析测定部 16。 0003 当该感雨器 12 感知到有雨水落下时， 自动打开该雨盖 14 让该采雨漏斗 13 收集雨 水， 雨水再流入该采样筒 15， 最后再将雨水由该采样筒 15 导入该分析测定部 16， 分析测定 部 16 就能检测流入雨水的酸碱值 (pH 值 )、 导电度、 温度， 并将所述数据利用网络传送到一 中心站(图未示)储存， 借此自动对每场雨的雨水酸碱值、 导电度、 温度进行分析， 并能判断 是否为对环境有害的酸雨。 0004 由于该酸雨自动监测系统仅仅是量测雨水酸碱值、 导电度、 温度， 只能被动地。

9、得知 雨水是否为酸雨， 无法得知酸雨的成分， 因此无法从酸雨的成分找出污染源， 进而不能克服 酸雨环境的情况。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种可提供雨水中离子成分的自动酸雨采样分析系统。 0006 本发明自动酸雨采样分析系统， 包含一个基座、 一个设于该基座内的进样单元、 一 个设于该基座内的分样单元， 及一个设于该基座内的测定单元， 该进样单元包括一个暂存 雨水的储水瓶， 该分样单元包括一个与该进样单元的储水瓶连通并能够将雨水分流的分样 管、 一个与该分样管连通的第一收集瓶， 及一个连通该分样管的第二收集瓶， 该进样单元的 储水瓶内的雨水是经由该分样管引导流入该第一收集瓶与第二。

10、收集瓶中， 该测定单元包括 一个与该第一收集瓶连通的测定管， 及一个与该测定管连通的测定计， 该测定计具有两支 分别用于量测雨水的酸碱值与导电度的电极， 该第一收集瓶的雨水经该测定管流入该测定 计中以进行量测。 0007 该自动酸雨采样分析系统还包含一个设于该基座内的离子量测单元， 该离子量测 单元包括一个连通该分样单元的第二收集瓶的水泵， 及一个连通该水泵且能够分析雨水中 的离子成分的色谱仪， 该水泵能够抽取该分样单元的第二收集瓶内的雨水至该色谱仪中， 分析雨水中的离子成分。 0008 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 0009 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系。

11、统， 其中该分样单元还包括一个与该分样管 连通的第三收集瓶， 该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管分流汇入该第一收集 瓶、 该第二收集瓶与该第三收集瓶。 说 明 书 CN 102998376 A 3 2/4 页 4 0010 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该自动酸雨采样分析系统还包含一 个与该第三收集瓶连通的取样单元， 该取样单元包括一个与该第三收集瓶连通的样品收集 管、 一个与该样品收集管连接的分配器， 及数个与该分配器连接的样品瓶， 该第三收集瓶内 的雨水经由该样品收集管再通过该分配器分配到所述样品瓶。 0011 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该取样单元的分。

12、配器具有一支带动 该样品收集管位移的定位螺杆、 一个承接该样品收集管的集流排， 及数个与该集流排连通 且分别与所述样品瓶连通的导管。 0012 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该进样单元还包括一个雨水定量瓶， 及一个连通该雨水定量瓶与储水瓶的储水管， 该雨水定量瓶内的雨水达到一设定量时， 就 能够使该雨水定量瓶内的雨水经由该储水管导入该储水瓶。 0013 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该基座包括一个与该雨水定量瓶连 通的集雨桶， 该集雨桶具有一个与外界连通的开口。 0014 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该基座还包括一个盖设于该集雨桶 上的防尘盖， 及一。

13、个控制该防尘盖开关的感雨器。 0015 较佳地， 前述的自动酸雨采样分析系统， 其中该测定单元还包括一个与该测定计 连通的清洗管、 一个与该清洗管连通的清洗瓶， 及一个与该清洗管连通的校正瓶。 0016 本发明的有益效果在于 ： 借助该色谱仪能分析雨水中离子的成分， 因此能分析出 造成酸雨的污染离子， 进而对周围会排放污染离子的污染源进行控制， 由此能减少环境污 染与酸雨的产生。 附图说明 0017 图 1 是一示意图， 说明中华人民共和国公开第 CN 1763795A 号 酸雨自动监测系 统 发明专利申请案 ； 0018 图 2 是一示意图， 说明本发明自动酸雨采样分析系统的较佳实施例 ； 。

14、0019 图 3 是一示意图， 说明该较佳实施例的一进样单元、 一分样单元， 及一测定单元的 态样 ； 0020 图 4 是一示意图， 说明该较佳实施例的一取样单元的态样。 具体实施方式 0021 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。 0022 参阅图 2， 为本发明自动酸雨采样分析系统的较佳实施例， 包含一基座 2、 一设于 该基座 2 内的进样单元 3、 一设于该基座 2 内的分样单元 4、 一设于该基座 2 内的测定单元 5、 一设于该基座 2 内的离子量测单元 6， 及一设于该基座 2 内的取样单元 7。 0023 该基座 2 包括一集雨桶 21、 一盖设于该集雨桶 21 上的防。

15、尘盖 22， 及一控制该防尘 盖 22 开关的感雨器 23， 该集雨桶 21 具有一与外界连通的开口 211。 0024 参阅图 3， 该进样单元 3 包括一与该集雨桶 21( 见图 2) 连通的雨水定量瓶 31、 一 暂存雨水的储水瓶 32， 及一连通该雨水定量瓶 31 与储水瓶 32 的储水管 33， 另外， 该雨水定 量瓶 31 也与一储放纯水的清洗槽 ( 图未示 ) 连通。 0025 该分样单元 4 包括一与该进样单元 3 的储水瓶 32 连通并能够将雨水分流的分样 说 明 书 CN 102998376 A 4 3/4 页 5 管41、 一与该分样管41连通的第一收集瓶42、 一连通该。

16、分样管41的第二收集瓶43， 及一与 该分样管 41 连通的第三收集瓶 44， 该进样单元 3 的储水瓶 32 内的雨水是经由该分样管 41 引导流入该第一收集瓶 42、 第二收集瓶 43 与第三收集瓶 44 中。 0026 该测定单元 5 包括一与该第一收集瓶 42 连通的测定管 51、 一与该测定管 51 连通 的测定计52、 一与该测定计52连通的清洗管53、 一与该清洗管53连通的清洗瓶54， 及一与 该清洗管 53 连通的校正瓶 55， 该测定计 52 具有两个分别用于量测雨水的酸碱值与导电度 的电极521， 该第一收集瓶42的雨水经该测定管51流入该测定计52中以进行量测， 而该清。

17、 洗瓶 54 是用于存放纯水并与一储放纯水的清洗槽 ( 图未示 ) 连通， 该校正瓶 55 用于存放 校正液并与一储放校正液的校正槽 ( 图未示 ) 连通， 在本实施例中， 使用 pH 值为 4 的校正 液。 0027 该离子量测单元 6 包括一连通该分样单元 4 的第二收集瓶 43 的水泵 61， 及一 连通该水泵 61 且能够分析雨水中的离子成分的色谱仪 62， 该色谱仪 62 是用于分析雨水 中的离子成分， 特别是分析造成酸雨的离子成分， 如硝酸盐 (NO3-)、 亚硝酸盐 (NO2-)、 硫酸 盐 (SO42-)、 磷酸盐 (PO43-)、 氯盐 (Cl-)、 铵盐 (NH4+)、 钠。

18、盐 (Na+)、 钙盐 (Ca2+)、 钾盐 (K+)、 镁盐 (Mg2+) 等离子。 0028 参阅图 4， 该取样单元 7 包括一与该第三收集瓶 44 连通的样品收集管 71、 一与该 样品收集管 71 连接的分配器 77， 及数个与该分配器 77 连接的样品瓶 72， 而该分配器 77 具 有一带动该样品收集管 71 位移的定位螺杆 73、 一承接该样品收集管 71 的集流排 74， 及数 个与该集流排 74 连通且分别与所述样品瓶 72 连通的导管 76。在本实施例中， 所述样品瓶 72 是存放在一具有冷藏设备的保温箱 75 内。 0029 回顾图 2， 本发明是通过可编辑程序逻辑控制。

19、器 (PLC) 控制数个分别设置于所述 管路上的控制阀达到自动化的作业与进行分析。当有直径 0.5mm 水滴到该感雨器 23 时， 打 开该防尘盖 22 并移动到图中假想线所示的位置， 使雨水由该集雨桶 21 的开口 211 进入该 集雨桶21， 配合参阅图3， 而该雨水定量瓶31则开始汲取雨水， 每次汲取的雨水雨量达一设 定量时， 就让雨水流入该储水瓶32， 在本实施例中， 该设定量为0.1mm(约7.068c.c.)， 每小 时需采集 0.5mm(35.34c.c.) 以上的雨量才会进行分流的动作， 使该储水瓶 32 内的雨水经 由该分样管 41 流入该第一收集瓶 42、 第二收集瓶 43。

20、 与第三收集瓶 44。 0030 在分流的动作前， 会先使该测定计 52、 第一收集瓶 42、 第二收集瓶 43 与第三收集 瓶 44 内的残水排出， 避免前次残留的雨水影响量测结果。 0031 分流后， 该第一收集瓶 42、 第二收集瓶 43、 第三收集瓶 44 内各约有 10c.c. 的雨 水， 接下来， 使该第一收集瓶 42 内的雨水经由该测定管 51 流入该测定计 52， 利用该测定计 52 的电极 521 量测本次雨水的酸碱值与导电度， 而该离子量测单元 6 的水泵 61 则抽取该 第二收集瓶43内的雨水并输送至该色谱仪62， 分析造成酸雨成分的离子， 如硝酸盐(NO3-)、 亚硝酸。

21、盐 (NO2-)、 硫酸盐 (SO42-)、 磷酸盐 (PO43-)、 氯盐 (Cl-)、 铵盐 (NH4+)、 钠盐 (Na+)、 钙盐 (Ca2+)、 钾盐 (K+)、 镁盐 (Mg2+) 等离子。 0032 参阅图 4， 而该第三收集瓶 44 内的雨水则经由该样品收集管 71 流向该集流排 74 后， 经由其中一导管 76 流入样品瓶 72 内， 并能够通过可编辑程序逻辑控制器 (PLC) 控制该 定位螺杆 73 使该样品收集管 71 在该集流排 74 内移动并使该样品收集管 71 导向不同的导 管 76， 如此该第三收集瓶 44 内的雨水可分别经由不同的导管 76 流入不同的样品瓶 7。

22、2， 保 说 明 书 CN 102998376 A 5 4/4 页 6 存不同时间降下的雨水作为样品， 在本实施例中， 是设定 PLC 每日通过该定位螺杆 73 带动 该样品收集管 71 一次， 因此每个样品瓶 72 是收集不同日降下的雨水。 0033 另外， 通过该保温箱75让所述收集瓶72内的雨水维持在恒温， 避免受外在环境的 温度变化而造成收集瓶 72 中雨水成分的改变， 在本实施例中， 是让保温箱内的温度保持在 25。 0034 再参阅图3， 当感雨器23(见图2)上无水滴存在时则判断为下雨结束， 而每次一场 雨结束后， 同样配合通过可编辑程序逻辑控制器 (PLC)， 会在预设的时间内。

23、自动使该清洗瓶 54 与校正瓶 55 内的纯水与校正液分别流入该测定计 52， 进行清洗所述电极 521 与校正测 定计 52 内的酸碱值， 且也将纯水导入该雨水定量瓶 31， 并依管路依序流入该储水瓶 32、 分 样单元 4 而排出， 进行清洗的动作， 等待下一场雨开始， 重新进行量测。 0035 参阅图 2， 上述说明中量测、 分析的数据如酸碱值、 导电度、 离子成分， 均储存在一 工控机 8(PC) 的一硬盘 ( 图未示 ) 当中， 并备份在一记忆卡内 ( 图未示 )， 该工控机 8 还包 括一显示触控屏幕81及一输入键盘82， 通过该输入键盘82或显示触控屏幕81可设定系统 时间、 各。

24、控制参数， 或是随时手动控制系统， 如手动控制防尘盖 22 开关、 清洗该测定计 52、 清洗该分样单元 4 等， 及调阅量测、 分析的数据。 0036 借此， 每次降雨的雨水的性质均被详加纪录， 尤其是酸雨的离子成分分析， 分析出 造成酸雨的主要污染离子， 并借此对周遭排放此污染离子的污染源进行控管， 如化学工厂、 垃圾焚化厂等， 降低污染离子的排放， 减少酸雨的产生。 0037 综上所述， 本发明自动酸雨采样分析系统通过自动控制使该测定单元 5 及色谱仪 62 能够分析每次降雨的雨水的酸碱值、 导电度及离子成分， 借此能够有系统性地找出对应 的污染源， 进而减少污染的产生。 说 明 书 CN 102998376 A 6 1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102998376 A 7 2/4 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102998376 A 8 3/4 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102998376 A 9 4/4 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 102998376 A 10 。